Математичні машини і системи. 2025 №2

РЕФЕРАТИ І СТАТТІ 


ОБЧИСЛЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ 

УДК 004.7

Стаття присвячена вирішенню проблеми побудови автоматизованого управління захистом стійкого функціонування критичної інфраструктури (КІ), яке може здійснюватися у кризових ситуаційних центрах (КСЦ). У статті проведено дослідження, побудовано схему, визначені і розглянуті основні напрями діяльності з такого захисту. Визначені типи загроз об’єктам КІ (ОКІ). Визначено, що ОКІ є складними взаємозалежними структурами, проаналізовані і визначені основні типи взаємозалежностей між ними. Наведено модель Леонтьєва для економічної взаємозалежності між ОКІ. Проаналізовані основні фази процесу управління ризиками. Запропоновано використовувати у КСЦ трирівневу модель ситуаційної обізнаності (СО) разом із використанням інноваційних технологій. Актуальна СО та оцінка ризиків дають змогу створити різні сценарії розгортання НС, на основі яких будується моделювання захисту стійким функціонуванням КІ. Розглянуто два підходи до створення сценаріїв  ретроспективний підхід і підхід на основі ланцюжка правдоподібності. Зображено схему покрокового підходу побудови ланцюжка правдоподібності. На основі аналізу підходів до моделювання стійкого функціонування КІ визначено, що кожен із підходів призначений для окремих типів або умов функціонування КІ. Тому доцільно використовувати комбінацію підходів, підходи висхідного та низхідного моделювання, а також системний підхід. Розглянуто задачу та наведено британську концепцію і загальну модель антикризового управління стійкістю КІ. Визначено роль і проаналізовано методологію чотирьох точок зору стійкості ОКІ як окремої організації. За результатами проведених досліджень визначені основні вимоги до автоматизованого управління захистом стійкого функціонування ОКІ, які можуть бути застосовані у КСЦ. Іл.: 4. Бібліогр.: 18 назв.


            
ІНФОРМАЦІЙНІ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ
 
  

УДК 004.457

Коваленко О.Є. Ситуаційні моделі обробки інформації в системах інтернету речей. Математичні машини і системи. 2025. № 2. С. 15–23.

Інтенсивне зростання підключених об’єктів у системах ІоТ привело до зростаючого попиту на інтелектуальні системи для автоматичного та спрощеного керування повсякденним життям. Ці системи спрямовані на спрощення керування такими функціями, як освітлення, опалення, безпека та робота приладів, що сприяє комфорту та енергоефективності. З цієї точки зору, ситуаційний контекст, який охоплює інформацію про фізичне середовище, уподобання користувачів, поточну діяльність та інші відповідні змінні, може значно підвищити здатність систем ІоТ передбачати та реагувати на потреби мешканців. Однак інтеграція ситуаційного контексту в системи ІоТ представляє значні технічні та концептуальні проблеми. Однією з ключових проблем є розробка точних і динамічних ситуаційних моделей, які можуть враховувати різноманітні та змінні параметри. Крім того, потреба в обробці великих обсягів даних із кількох пристроїв ІоТ у режимі реального часу вимагає надійної та масштабованої архітектури. У сфері інтернету речей, де новітні технології перетворюють наше середовище існування на динамічні та адаптивні екосистеми, здатність ситуаційного моделювання та умовиводу стає важливою опорою для забезпечення інтелектуальної та персоналізованої взаємодії між користувачами та їхнім середовищем. Агентно-орієнтований підхід є природним шляхом до побудови різних природних і штучних систем, що відрізняються відповідною складністю, динамічністю, ситуацією та автономією. Зокрема, сильний концептуальний зв’язок існує між агентами та інтелектуальними компонентами ІоТ, а також між мультиагентними системами та IoT. Отже, враховуючи весь набір вимог і проблем, пов’язаних із розробкою систем інтернету речей, агентно-орієнтований підхід можна використовувати для моделювання, програмування та імітації застосунків і систем Інтернету речей і систематично просувати та прискорювати їх розвиток. Розглянуті у статті аспекти ситуаційного моделювання та умовиводу дозволяють сформувати технологічний базис інтелектуальної підтримки процесів функціонування у системах інтернету речей. Бібліогр.: 16 назв.


 УДК 004.056.5

Лисецький Ю.М., Старовойтенко О.О. Тестування на проникнення як засіб підвищення рівня кіберзахисту інформаційних систем. Математичні машини і системи. 2025. № 2. С. 24–29.

Тестування на проникнення є одним з основних типів оцінювання рівня кібербезпеки інформаційних систем та зособом його підвищення. Оцінювання захищеності системи чи мережі відбувається шляхом часткового моделювання дій зовнішніх зловмисників із проникнення у неї  і внутрішніх зловмисників. Основою цього процесу стає активний аналіз системи з виявлення будь-якої потенційної вразливості, що може виникати внаслідок неправильної конфігурації системи, відомих і невідомих дефектів апаратних засобів та програмного забезпечення, чи оперативне відставання в процедурних чи технічних контрзаходах. Такий аналіз проводиться з позиції потенційного нападника і має містити активне використання вразливостей системи принаймні у частині тестування, що виконується експертом. Зазвичай у ході тесту на проникнення виявляється певний набір вразливостей у системи, яку було протестовано. Зібрана інформація оформлюється у стандартизований звіт, який представляють власнику системи. Важливою частиною такого звіту є аналіз, який поєднує цю інформацію з детальною оцінкою потенційного впливу на організацію та окреслює межі технічних і процедурних контрзаходів для зменшення ризиків. Головною перевагою тестів на проникнення є рання ідентифікація ризиків: вони допомагають визначити слабкі місця до того, як їх використають зловмисники. Також регулярне тестування дозволяє організаціям покращити свою репутацію, бо у такий спосіб вони демонструють свою відповідальність у питаннях кібербезпеки і кіберзахисту. В цілому тестування на проникнення все більше стають обов’язковими у різних регіонах та галузях економіки, бо, зокрема, допомагають продемонструвати відповідність вимогам таких стандартів, як ISO27001, SOC 2, PCI DSS та інших. Сьогодні розвиток напряму тестування на проникнення поєднує тренди на подальшу автоматизацію, використання хмарних інструментів, штучного інтелекту в аналізі вразливостей, збільшення ролі тестів, що використовують соціальну інженерію. Тестування на проникнення продовжить своє подальше розповсюдження та розвиток методологічної й інструментальної компонент. Бібліогр.: 11 назв.


УДК 004.41-43(075): 37.1174:631.3:528.8:681.518

Броварець О.О., Сапельнікова О.Ю. Програмний код для виділення зон неоднорідності біорізноманіття агробіологічного стану сільськогосподарських угідь. Математичні машини і системи. 2025. №2.
С.
30–34.

При впровадженні сучасних технологій агропромислового виробництва виникає необхідність роботи з великою кількістю даних для прийняття оперативних рішень. Постійний моніторинг агробіологічного стану сільськогосподарських угідь є ключовою складовою сучасного агровиробництва. Його реалізація можлива завдяки використанню різноманітних інформаційно-технічних засобів наземного, повітряного та супутникового типу, які застосовуються на різних етапах розвитку сільськогосподарських культур. У результаті такої діяльності накопичуються значні обсяги інформації, що потребують оперативної обробки, аналізу, візуалізації та представлення у зручному для прийняття управлінських рішень форматі. У зв’язку з цим виникає необхідність у систематизації даних, отриманих із різних джерел моніторингу агробіологічного стану, що дозволяє ефективно керувати технологічними процесами та оптимізувати витрати. Такий підхід сприяє оперативному визначенню норм внесення технологічного матеріалу (добрив, насіння, засобів захисту рослин), що передусім дозволяє зменшити витрати на вирощування сільськогосподарських культур шляхом їх оптимізації. Для оперативного прийняття рішень доцільно створити програмне забезпечення, яке дає змогу відображати на карті зони агробіологічної неоднорідності з плавними переходами між різними значеннями. Це дозволить точно визначати ділянки з подібним біологічним станом для більш раціонального застосування технологічних матеріалів. Розроблений програмний продукт дає змогу реалізувати диференційоване внесення ресурсів на основі даних з інформаційно-технічних систем моніторингу. Попередні розрахунки свідчать, що володіння такою інформацією дозволяє зекономити до 10–25 % технологічних матеріалів, а також сприяє підвищенню врожайності на 10–20 центнерів із гектара. Бібліогр.: 12 назв.



  МОДЕЛЮВАННЯ І УПРАВЛІННЯ 

УДК 331.101.3: 007.51

Досягнутий рівень наукового та технічного розвитку привів до значних змін у професійній структурі суспільства. Рішення, що приймаються, пов’язані зі збором та обробкою інформації, обмеженістю часу і неповнотою відомих обмежень, набули визначального значення. Функціонування великих промислових комплексів та інших складних систем часто залежить від можливостей окремого обслуговувача процесу, від його взаємодії з іншими особами та механізмами, а також його психофізіологічного стану. Все частіше помилки людини призводять до аварій із тяжкими наслідками. Надійність роботи людини у складі автоматизованої системи управління визначається ймовірністю успішного виконання нею роботи чи поставленого завдання на етапі функціонування системи протягом заданого часу. Для забезпечення безпеки і готовності системи в цілому потрібне узгодження технічної системи і дій людини. Як показують дослідження, з урахуванням надійності людини у взаємодії з системою створюється значний потенціал автоматизації. Для його реалізації необхідно мати інформацію і моделі, які забезпечать дані як про здібності людини, так і про її можливі помилки. Людський фактор характеризує взаємодію людини з керованим об’єктом з орієнтацією на якість і надійність ходу технологічного процесу, а також його результати. У статті розглянуті питання надійності роботи людини у складі АСУ, методи діагностики надійності людини як ланки людино-машинної системи, проаналізовано фактори, що визначають надійність роботи людини-оператора, розглянуто методи та технічний інструментарій для поточного контролю його психофізіологічного стану. Показано активну роль людини на всіх етапах життєвого циклу ЛМС, починаючи з розробки концепції, потім проєктування, впровадження, експлуатації та подальшого вдосконалення системи. Іл.: 1. Бібліогр.: 8 назв.


 УДК 004.8

Стаття присвячена порівняльному аналізу ефективності традиційних економетричних моделей та моделей штучного інтелекту для прогнозування кривої дохідності облігацій шляхом оцінки точності прогнозування та стійкості до змін ринкових умов. У дослідженні використано дані Federal Reserve Economic Database (FRED) з квартальною періодичністю за період 2011–2024 років для 10 термінів погашення державних облігацій США. Дослідження актуальне в контексті зростаючої волатильності на фінансових ринках та необхідності точних прогнозів для прийняття інвестиційних рішень і формування монетарної політики. Проведено порівняння трьох традиційних моделей (DNS, Svensson, VAR) та трьох моделей штучного інтелекту (DNN, CNN-LSTM, XGBoost). Параметризація традиційних моделей здійснювалася методом найменших квадратів, а для моделей штучного інтелекту застосовувався підхід із використанням ковзного вікна та перехресної валідації. Для забезпечення статистичної значущості результатів моделі штучного інтелекту навчалися та тестувалися в рамках 20 незалежних експериментів. Оцінка моделей здійснювалася за критеріями RMSE, MAE та коефіцієнтом детермінації R². Моделі штучного інтелекту продемонстрували значно вищу точність прогнозування: DNN показала найкращі результати з RMSE 0,960 та MAE 0,832, що втричі краще за традиційні моделі. Водночас традиційні моделі виявили більшу стійкість до змін ринкових умов із коефіцієнтами стійкості, близькими до 1, тоді як моделі штучного інтелекту показали вищу чутливість до волатильності. Статистичний аналіз підтвердив значущість відмінностей у точності прогнозування між моделями (p<0,05). Найнижчу точність серед усіх моделей продемонструвала VAR модель, що пояснюється її обмеженими можливостями щодо захоплення нелінійних залежностей. Запропоновані моделі характеризуються різним співвідношенням точності та стабільності, що дозволяє обирати оптимальний підхід залежно від конкретних практичних завдань. Табл.: 2. Іл.: 4. Бібліогр.: 7 назв.


 УДК 519.718

Стаття присвячена питанню використання атрибутивної моделі оцінки гаратоздатності комп’ютерних систем до розробленного в ІПММС НАН України та впровадженого на новобудовах м. Києва комплексу апаратних та програмних засобів для побудови систем диспетчеризації ліфтів та іншого інженерного обладнання в комунальній сфері. Особливістю створених засобів є зорієнтованість на взаємодію між окремими елементами системи та центральним автоматизованим робочим місцем диспетчера через існуючі локальні та глобальну мережі. Створені апаратні та програмні засоби дозволяють легко включати в диспетчерську систему вже існуючі будівлі та зменшувати витрати на диспетчеризацію при проєктуванні нових житлових комплексів. Розглянуто основні вимоги та принципи побудови системи диспетчеризації. У статті досліджуються проблеми та стратегії підвищення надійності системи диспетчеризації інженерних систем комунальної сфери. Такі системи характерні безперервним циклом функціонування та відносяться до систем критичного використання. Атрибутивна модель гарантоздатності комп’ютерних систем є одним із найважливіших етапів оцінки гарантоздатності та дозволяє визначити необхідність використання тих чи інших характеристик (атрибутів). Від повноти та адекватності застосовуваної системи характеристик залежить достовірність одержуваної оцінки гарантоздатності. Зроблено оцінку атрибутів гарантоздатності коефіцієнта готовності, обслуговуваності, сумісність та їх вплив на загальні показники. Розглянуто специфіку широкого  використання однокристальної мікро-ЕОМ при побудові системи. Визначено позитивний та негативний впливи при роботі програмного забезпечення в однокристальних мікро-ЕОМ без використання операційної системи  на згадані атрибути та їх метрики. Табл.: 1. Іл.: 2. Бібліогр.: 3 назв.



ЯКІСТЬ, НАДІЙНІСТЬ І СЕРТИФІКАЦІЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ І ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

УДК 620.169.1

Федухін О.В., Муха А.А. Концептуальна модель комплексної системи управління надійністю промислового обладнання з використанням прогнозної аналітики. Математичні машини і системи. 2025. № 2. С. 60–68.

Проведено аналіз рішень, що застосовуються з метою уніфікації розроблюваної системи керування надійністю обладнання. На основі аналізу переваг та недоліків існуючих систем предиктивної аналітики зроблені висновки про перспективи розвитку майбутніх систем. У статті представлено загальну концепцію комплексної системи керування надійністю промислового обладнання. В основі підходу лежить використання предиктивної аналітики, машинного навчання, ймовірнісно-фізичних моделей деградації, а також інтеграція IoT-компонентів у цифрову інфраструктуру управління. Система дозволяє прогнозувати технічні відмови, визначати залишковий ресурс обладнання й автоматизовано приймати рішення щодо регламентних обслуговувань. Представлено науково-технічні аспекти реалізації, включаючи імплементацію математичних моделей, принципи виявлення аномалій та оцінювання ризиків. Для локального зберігання даних запропоновано варіант структури зберігання даних, що розрахований на потокову обробку даних та містить у собі поєднання сховища для структурованих та малоструктурованих даних. Основна ідея полягає у використанні змішаного підходу застосування нейромереж разом із фізичними дослідженнями матеріалів складових частин та статистики відмов елементів для оцінювання і прогнозування надійності й залишкового ресурсу та встановлення регламентованого терміну подальшої експлуатації. Запропоновано використовувати ймовірнісно-фізичний підхід, заснований на використанні нових моделей відмов, параметри яких мають конкретну фізичну інтерпретацію у вигляді середньої швидкості деградації об’єкта дослідження і коефіцієнта варіації узагальненого процесу деградації. Для цього пропонується розробка комплексної системи керування надійністю промислового обладнання на основі предиктивної аналітики. Визначення патернів гранично допустимих значень параметрів або станів, що визначають ресурс, пропонується покласти на ML\AI мережі. В роботі описано прикладне значення технології для критичної інфраструктури, що полягає у локалізованій обробці даних і дозволяє мінімізувати витрати на інфраструктуру. Табл.: 1. Іл.: 1. Бібліогр.: 13 назв.


УДК 004.94

Голуб С.В., Остапюк В.В. Машинне навчання багатошарових моделей моніторингового програмного агента. Математичні машини і системи. 2025. № 2. С. 69–88.

Використання агентного підходу до реалізації інформаційної технології інтелектуального моніторингу дозволяє отримувати особливі форми мультиагентних систем (МАС) для підтримки прийняття рішень у різних предметних областях. Структуру МАС для інтелектуального моніторингу формує сукупність програмних агентів різного призначення. У роботі надано результати досліджень одного з елементів МАС моніторингового програмного агента. У цій системі він забезпечує виконання типових інтелектуальних задач класифікації, ідентифікації, прогнозування та ін. В умовах кризового моніторингу, щоб отримати корисну агентну модель, застосовують методи підвищення різноманітності агентного синтезатора моделей (АСМ), зокрема, багатошарове моделювання. Моделі з різнорідною структурою та однаковим модельованим показником поєднуються у шари. Рециркуляція один із популярних методів багатошарового моделювання. Сигнал із виходу моделі додається до масиву вхідних даних (МВД) як додаткова ознака, і МВД подається на вхід цього ж АСМ. Агентний синтезатор моделей визначає, який саме АСМ буде використовуватись адаптивно до властивостей кожного наступного МВД. Перед синтезом моделі кожен із існуючих АСМ випробовується і вибирається кращий за заданими критеріями. Якщо побудувати корисну модель не вдається, синтезатор конструює АСМ більш складної структури. Дослідження процесів адаптивної побудови багатошарових ансамблей моделей за методом рециркуляції дозволяє розширити можливості агентних синтезаторів моделей. У цій роботі подані результати використання методів машинного навчання для побудови алгоритмів синтезу багатошарових моделей за методом рециркуляції та стратегій адаптивного вибору кращого АСМ. Експериментально підтверджено підвищення точності результатів моделювання. Отримані результати дозволяють побудувати правила поведінки програмного агента та сформувати вимоги до програмного забезпечення МАС. Табл.: 6. Іл.: 6. Бібліогр.: 33 назв.


 
ДИСКУСІЙНІ ПОВІДОМЛЕННЯ

УДК 004.9

Малишев О.В. Управління спроможностями: поняттєвий аспект. Математичні машини і системи. 2025. № 2. С. 89–100.

Останнім часом у державному та приватному секторах економіки, а також адміністративному та оборонному секторах заходи щодо поліпшення діяльності організацій, що входять у них, усе частіше супроводжуються посиленням уваги до їх спроможностей. Спроможності організації можуть змінюватись у той чи інший бік внаслідок змін, що відбуваються у тих чи інших її складових: персонал, використовувані знання та інформація, інфраструктура тощо, які давно визнані і розглядаються як об’єкти управління, і організація такого управління підтримується на рівні використання кращих практик і стандартів різного рівня до міжнародних включно. Тож чи не настав час для того, щоб приєднати до ряду типових об’єктів управління і спроможності та спробувати розглянути специфіку управління спроможностями з наукових позицій? Такий розгляд має бути проведений на гранично високому рівні і його результатом має стати те, що можна назвати концептуальною моделлю управління спроможностями як специфічного виду управлінської діяльності. Ця концептуальна модель має містити в собі щонайменше такі складові: 1) поняттєво-термінологічний апарат; 2) високорівневу модель діяльності. Дана робота присвячена формуванню першої з них. Принциповим моментом її виконання є те, що вона починається не з «нуля»: як відправний базис використовується словник термінів, що міститься в основоположному стандарті з управління якістю ДСТУ ISO 9000. Хоча проблематика цього стандарту і не співпадає з предметом даного дослідження, вона є достатньо близькою до нього і розвиненою. Зокрема, словник містить визначення терміна «спроможність». Але це не означає, що сукупність термінів, яка міститься у словнику, цілком покриває потребу даного дослідження, а визначення термінів, які доцільно позичити із словника, є істиною в останній інстанції. Відповідно, одним із результатів роботи стала аргументована критика деяких рішень, прийнятих свого часу розробниками вихідного стандарту. Бібліогр.: 29 назв.


 
 
 
      Останнє оновлення: 20 трав 2025